四旋翼无人机旋翼对机身非定常气动干扰特性

• 作者: 朱毅飞 林德福 莫雳 叶建川
• 来源期刊: 兵工学报
• 学科: 航空航天
• 关键词: 四旋翼无人机 机身 非定常气动干扰 计算流体力学 模态分析
• 年，卷（期）: 2022,（2）
• 页码范围: 410-422
• 页数: 13页
• 分类号: V211.42
• 语种: 中文
• DOI: 10.3969/j.issn.1000-1093.2022.02.019

摘要

四旋翼无人机的旋翼对机身构成非定常气动干扰,影响整机的动力学特性.针对此问题,采用计算流体动力学(CFD)计算方法,在刚体假设和不可压流假设下获得无人机机身在前飞工况下受力与力矩的非定常变化情况,并进行风洞实验,验证CFD方法的合理性和计算结果的准确性.采用快速傅里叶变换方法,得到机身所受旋翼气动干扰的模态,从而在干扰力和力矩的变化频率与大小方面进行分析.结果表明:机身所受旋翼的气动干扰与旋翼的转速相关,并且可以由一个5阶傅里叶级数较好地拟合;相对于后旋翼,前旋翼对机身的气动干扰更强;经过简化,单1阶模态的傅里叶级数可以描述升力变化的主要特点,1～3阶模态的傅里叶级数可以描述阻力变化的主要特点;俯仰力矩的周期变化规律可以用单2阶模态的傅里叶级数描述,变化细节可以用1～4阶模态的傅里叶级数描述.